铜质蒸汽冷凝器腐蚀原因分析及对策

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1、铜质蒸汽冷凝器腐蚀原因分析及对策高瓦玲　候忠德　杨文忠　唐永明　　［摘要］作者针对铜质蒸汽冷凝器严重腐蚀问题，从腐蚀形态、腐蚀介质、沉积物、运行工况、工艺操作等几方面进行了分析，认为腐蚀形态主要是点蚀和脱合金腐蚀；对腐蚀介质和沉积物分析认为：大量的NO3－、氨、投加的液氯杀菌剂、生物粘泥中存在的大量硫酸盐还原菌，均加速或导致设备的腐蚀；循环水侧低流速加速了污垢在管内的沉积；手动间隙式加药造成高加药量下短期低浓度腐蚀。针对上述原因分析，阐述了所应采取的防护措施。经几个月的运行后，对铜质蒸汽冷凝器抽管检查，发现腐蚀明显得到抑制。　　［关键词］铜；蒸汽

2、冷凝器；腐蚀　　［中图分类号］TG174.4　［文献标识码］B　　［文章编号］1005-829X(2000)03-0036-04　山西天脊集团是我国硝酸磷肥生产基地之一。其南循环冷却水装置于1986年9月投入运行，主要为合成氨装置提供合格、足量的工艺冷却水。系统采用六偏加锌运行配方，以丙烯酸—丙烯酸羟丙脂共聚物作分散剂，苯骈三氮唑作铜缓蚀剂(每天投加浓度为1.5mg/L，浓缩倍数在2.2左右)，蒸汽冷凝器均为铜合金。　　1999年4月停车大修时对铜质蒸汽冷凝器进行了机械清洗效果尚可，但在进水试漏过程中发现，经机械清洗过的7台铜质蒸汽冷凝器5台不同

3、程度泄漏，其中2台泄漏严重，直接影响生产的正常进行。鉴于上述情况，进行了腐蚀原因分析，采取了防护措施，经几个月运行，腐蚀得到了抑制，收到了较好的效果。1　腐蚀形态分析1.1　腐蚀部位与腐蚀形貌　　泄漏的铜质蒸汽冷凝器管壁厚度无明显变化，循环水侧附着0.5～1.0cm厚灰黑色有腥味粘泥，对清洗后的蒸汽冷凝器剖管后检查发现循环水侧管壁有“瘤状”附着物，附着物呈浅兰色且混有泥块，去掉附着物后可见其下部有明显的坑蚀，有许多已经穿孔：有的小孔呈园形，孔径较小；有的孔呈不规则形，孔较大，同一台冷凝器下半部较上半部腐蚀严重，从腐蚀程度看,材质CuZn28Sn＞

4、材质CuZn20Al＞材质CuNi10Fe。1.2　腐蚀形态分析　　经南京化工大学对铜管腐蚀形态分析判断认为：铜质蒸汽冷凝器的腐蚀主要为点蚀(表现为小孔腐蚀)和脱合金腐蚀。1.2.1　点蚀〔1〕　　点蚀是一种最隐蔽的腐蚀形式，通常发生在很小且独立的区域内。在此区域内，整个金属的质量损失很小，然而如很快发展，能导致金属腐蚀穿孔。　　当铜管内壁上有沉积物时，阻止了氧到达下面的金属表面，此时沉积物的下面由于缺氧而成为阳极，引起沉积物下的金属腐蚀。　　一般认为氯离子是影响铜管点蚀的一个因素，因为氯离子直接参与了氧化亚铜保护膜的形成过程，最初在金属表面上形

5、成腐蚀产物，然后水解成氧化亚铜：2Cu＋2Cl－2CuClCu2O＋2HCl　　如果氯化亚铜的形成速度加快或者氯化亚铜水解成氧化铜的速度减缓，则会在任何地点发生点蚀，而沉积物阻碍最初的腐蚀产物氯化亚铜的扩散，抑制了氯化亚铜的水解，从而在有沉积物的地方形成点蚀，氯化亚铜可被氧化成Cu2＋：CuClCu2＋＋Cl－＋e　　而新形成的铜离子能与基体铜发生反应，产生亚铜离子：Cu2＋＋Cu2Cu＋　　从而形成自催化反应，加速铜的腐蚀，同时在孔的上面形成由二价铜盐组成的小块垢，一般为绿色孔雀石CuCO3．Cu(OH)2。　　在点蚀坑内，Cu、CuCl和Cu

6、2O并存，使得该处的pH值达到2.5～4.0，因此在自催化和酸性条件下，孔蚀将会加剧，最终穿透金属管壁。1.2.2　脱合金腐蚀　　在有沉积物的地方，由于热扩散不均匀，使得该处的温度很高，与周围金属形成热电偶电位差，从而使得铜离子能从热阳极区迁移到冷阴极区而引起局部腐蚀。黄铜通常表现为脱锌腐蚀，其特征为白色或棕黄色混合的腐蚀产物，一般为ZnCl2．ZnCO3．Zn(OH)2。铁白铜则表现为脱镍腐蚀。金属的热电偶电位相差越大，发生脱合金腐蚀的倾向性越大。　　由此可见沉积物是引起铜管腐蚀的主要原因。2　腐蚀介质分析2.1　水质判断2.1.1　饱和指数计

7、算　　pHs＝(9.7＋A＋B）－（C＋D）＝〔9.7＋（0．18～2．10）＋（1．88～2．09）〕　－〔（1．95～2．04）＋（1．3～1．6）〕＝8．12～10．64　　pHeq＝6.45～6.89　　按Langelier饱和指数、Ryznar稳定指数和Puckoricus指数进行判断：　　L.S.I.＝pH－pHs＝（7．0～8．0）－（8．12～10．64）＝－（3．64～0．12）＜0　　R.S.I＝2pHs－pH＝2×（8．12～10．64）－（7．0～8．0）＝8．24～14．28＞6　　P.S.I.＝2pHs－pHeq＝2×

8、（8．12～10．64)－　（6．45～6．89）＝9．35～14．83＞6　　由饱和指数计算可知循环水水质为腐蚀型水质〔2〕。2.1.